Un array di idrofoni è costituito da un certo numero di idrofoni posizionati in luoghi noti. Questi idrofoni possono essere posizionati in linea sul fondo del mare, ormeggiati in linea verticale nella colonna d’acqua, o trainati in linea orizzontale dietro una barca o una nave, per esempio. Il suono che arriva all’array da una fonte lontana, come un sottomarino, raggiungerà ogni idrofono in tempi leggermente diversi, a seconda della direzione da cui proviene il suono. Questa differenza di tempo è nota come time-of-arrival-difference e può essere trasformata in una direzione. Usando questa informazione da tutti gli idrofoni dell’array, la direzione da cui proviene il suono può essere individuata.
Anche un semplice array composto da solo due idrofoni può dare la direzione approssimativa da cui proviene un suono. La gente lo fa continuamente in aria con un “array di ricezione” che consiste in due orecchie. Il suono che arriva da una fonte, come una persona che parla, raggiungerà ogni orecchio in tempi leggermente diversi, a seconda della direzione da cui proviene il suono, rendendo possibile per l’ascoltatore dire la direzione a chi parla.
Un array di idrofoni può essere trainato dietro una nave o posto sul fondo del mare. In questa immagine, il suono viene trasmesso dalla nave e riflesso dal sottomarino sommerso. Il suono riflesso raggiunge prima l’idrofono A, poi l’idrofono B e infine l’idrofono C. Il tempo di differenza di arrivo tra gli idrofoni della matrice è usato per determinare la direzione del sottomarino. Copyright University of Rhode Island.
Quando l’ascoltatore vuole rilevare un singolo suono specifico, gli array di idrofoni sono molto meglio dei singoli idrofoni. Questo perché l’array è in grado di filtrare il rumore proveniente da tutte le direzioni e concentrarsi sui suoni che arrivano da una direzione specifica. L’aumentato rapporto segnale-rumore permette di sentire suoni che normalmente non potrebbero essere rilevati da un singolo idrofono. Se un array di idrofoni viene utilizzato per ricevere una specifica sorgente sonora, permette anche alla sorgente di essere più silenziosa ed essere comunque rilevata. Per esempio, il proiettore in un sistema di comunicazione subacquea può essere più silenzioso se il ricevitore è un array puntato sulla fonte.
Gli array di idrofoni sono utilizzati per individuare i sottomarini, tracciare i mammiferi marini e persino per studiare il cambiamento climatico globale rilevando le differenze di temperatura. Esempi di array di idrofoni includono il Sound Surveillance System (SOSUS), che è un insieme di array di idrofoni fissi sul fondo del mare, e l’array rimorchiato della US Navy noto come Surveillance Towed Array Sensor System (SURTASS).
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